星轮说明书.doc

重庆机电职业技术学院课程设计说明书设计名称： 机械制造工艺与机床夹具课程设计题 目：设计“星轮”零件的机械加工工艺规程（生产纲领：4000件）学生姓名： 史万红专 业： 机械设计与制造班 级： 09机制3班学 号： 1260720120564指导教师： 赵雷日 期： 2011 年 06 月 21 日目录设计任务书-课程设计说明书正文-序言-1一、零件分析-2（一）零件的作用-2（二）零件的分析-二、工艺规程的设计-（一）确定毛坯的制造形式-（二）基面的选择-（三）制定工艺路线-（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定-（五）确定切削用量及基本工时-三、课程设计心得体会-23四、参考文献-24重庆机电职业技术学院课程设计任务书姓 名史万红专 业 机械设计与制造 班级09级机制3班一、设计题目设计下图所示“刀架”零件（课程设计指导书图5-20）的机械加工工艺规程（生产纲领：4000件）。二、主要内容 1. 绘制产品零件图，了解零件的结构特点和技术要求，对零件进行结构分析和工艺分析。2. 确定毛坯的种类及制造方法。3. 拟定零件的机械加工工艺过程，选择各工序的加工设备和工艺装备，确定各工序的加工余量和工序尺寸，计算各工序的切削用量和工时定额。4. 填写机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片。撰写设计说明书。三、具体要求产品零件图 1张产品毛坯图 1张机械加工工艺过程卡片 1份机械加工工序卡片 1套课程设计说明书 1份四、进度安排第一阶段：绘制零件图，工艺卡片（2天）第二阶段：查阅资料，工艺方案比较，确定加工路线（2天）第三阶段：确定各工序的加工余量和工序尺寸，计算各工序的切削用量和工时定额（3天）第四阶段：整理说明书，填写工艺卡片（3天）序言机械制造课程设计是在学完了机械制造技术课程后，综合运用以 前所学有关机械专业知识，进行零件加工工艺过程设计。其目的在于巩 固加深扩展机械制造技术及其他有关先修课程的理论知识，把理论知识 和 生产实践相结合，能够独立分析问题、解决问题，以及初步具备中等 复杂程度零件工艺规程的能力。因此，它在我们的大学学习生活中占有十 分重要的地位。为了突出和加强培养学生的综合设计能力和创新能力，总 结近年来的相关课程设计经验，开设了机械设计综合教程。其主要特点： 强调机械设计中总体设计能力的培养，将原机械设计和机械设计课程 设计内容整合为一个新的综合课程设计体系，将学生在机械设计系列课程 中所学的有关机构原理方案设计、运动和动力学分析、机械零部件设计理 论、方法、结构及工艺设计等内容有机地结合，进行综合设计实践训练， 使课程设计与机械设计实际的联系更为紧密。加强学生对机械系统创新设 计能力的培养，增加了机械构思设计和创新设计等内容，对学生的方案设 计内容和要求有所加强，以利于增强学生的创新能力和竞争意识。 就我个人而言，我希能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作 进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后 参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。由于能力有限，设计尚有许多的不足之处，恳请各位老师给予指教。一、零件分析（一）零件的作用题目所给定的零件是汽车离合器上的星轮，其作用是依靠太阳轮和行星架的正时转动和逆时转动来实现方向的改变，按照类型又分为主动和被动行星轮，只要运用在汽车变速箱（AT ）传动机构上，实现动力传递，能增加和递减传递的动力。（二）零件的工艺性分析星轮共有两组加工表面，它们相互间有一定的位置要求。 现分析如下： 星轮外圆40K6,45f7,其形状公差均遵守包容要求,表面粗糙度均为Ra1.6m 星轮内孔28H7,其形状公差遵守包容要求, 表面粗糙度为Ra0.8m, 其外形尺寸14 端面与孔28轴心线垂直度误差为0.025, 其左端面对孔28轴心线圆跳动误差为0.025; 外圆45轴心线对外圆40轴心线的同轴度误差为0.06, 外形尺寸610.15右端面对尺寸17的圆跳动误差为0.02； 键槽宽度为8H9, 长度为16mm ，轴槽深为40.5h11, 表面粗 糙度Ra5.2m ，在64的外圆上离它的轴心线24.3的平面与 孔28H7轴心线的平行度误差为0.012表面粗糙度为Ra0.8m 3个4H9孔相对于对称分布三个。二、过程工艺分析（一）确定毛坯的制造形式：根据零件材料确定毛坯材料，由于星轮是用于超越离合器上的关键零件，需要结构比较硬，故材料选为45钢件，由于零件的生产纲领为4000件/年，已达到大批量生产的水平，而且轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。对于提高生产率、保证加工质量也是有利的。（二）基面的选择基面的选择设计工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择正确、合理，可以保证加工质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程出现问题百出。严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。1、粗基准的选择由于是模锻件，所以在保证各加工面都有余量的前 提下，因为要保证柱面的中心线垂直于左端面，所以 以45的外圆表面的为粗基准。在调头以另一面的外 圆40为粗基准。2、精基准的选择星轮主要应用于超越离合器上面，其星轮的轴心线 既是定位基准也是设计基准，在车削时选他作为精基准，能使加工遵循基准重合原则，实现外圆柱面的圆 跳动和同轴度（采用专用夹具夹紧机构），这使得工艺 路线基准统一原则。毛坯外表面加工余量大，定位时 可以车一头换向车另一头，最后，两顶一夹。其定位 方法比较精确，加紧也比较简单快捷，使操作者方便 省力。（三）制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以采用万能机床配以专用工、夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还要考虑经济效果，一便降低生产成本。（1）工艺路线方案一：工序1. 粗车端面，车内孔27.7mm 、车外圆63.7mm 、 39.7mm 、44.7mm 及倒45倒角，选用 C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。 工序2. 调头车另一端面，车外圆44.7倒mm45倒 角工序3. 铣键槽。以内孔为基准，工序4. 以内孔及两端面为基准。选用X62W 卧式铣床专用夹具夹紧工件在64mm 阶梯轴处且用专用105铣刀垂 直铣24.3mm 个深度到水 平90。工序5. 重复步骤4，转动120铣三个。 工序 6.热处理：硬度234HBW 。工序7. 精铣三平面、外圆柱面及键槽到规定尺寸 工序8. 按零件图所示，参照金属机械加工工艺人 员手册表3-59确定孔加工余量的分配。在 水平方向上距轴心线26.9mm 出攻钻孔 4mm ，转动万能分度头120加工三次。 工序9. 检验（2）工艺路线方案二：工序1. 粗车端面，车内孔27.7 、车外圆63.7、 39.7、44.7及倒45倒角，选用C3163-1 转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。粗、精车 B/C阶梯轴外圆面工序2. 调头车另一端面、外圆44.74mm 、倒 45 倒角工序3. 以内孔为基准，铣平面至24.6mm 在转动120， 铣另两个平面工序4. 热处理：硬度234HBW 。工序5. 以外圆为基准磨内孔磨至28mm工序6. 以内孔为基准，磨外圆分别磨至45mm 、 40mm 、64mm 、45mm工序7. 磨平面磨至与水平面成24.3mm 在转动120 磨另两个平面工序8. 铣键槽工序9. 钻孔4mm 、2mm工序9J. 检验（三）方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一在于直接用铣床铣出平面、外圆，且先把键槽铣出来在铣平面最后钻孔：方案二则与其相反，键槽被放置平面后，且采用磨床使精度达到更高。综合比较，方案二更好，所以最终选择方案二。（四）确定机械加工余量、工序尺寸及公差： 铣削加工加工余量依据机械加工工艺手册设计实用手册表831以及表1550查得、公差依据互换性与测量技术基础表32查得表面粗糙度以及经济精度由机械制造工艺学表115查得钻、扩、铰孔加工加工余量依据机械加工工艺手册设计实用手册表818查得、公差依据互换性与测量技术基础表32查得表面粗糙度以及经济精度由机械制造工艺学表115查得星轮的材料为45钢，生产类型为批量生产，采用型材。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：（1）以星轮外圆为基准。据金属机械加工工艺人员手册（以下简称人员手册）表5-6，型材偏差1.0mm 。表面粗糙度Ra=1.6m, 要求粗加工和精加工。参照实用金属切削加工工艺手册（以下简称切削手册）第586页可知，加工余量为：粗车：=2.5mm，精车： =0.5mm。粗车削的加工精度IT11级，因此偏差0.11。精车削偏差即为零件偏差。（2） Ra=1.6m 的端面。要求粗加工和精加工。参照人员手册表5-72可知，加工余量为 2mm。（3） 基准面为左端面B 。Ra=1.6m, 要求粗加工和精加工。参照人员手册表5-72，粗车ap =3mm,精车ap=1mm。车削公差即为零件公差：0.02 mm 。（4）星轮右端面。Ra=3.2m 。要求粗加工和半精加工。参照切削手册第586页可知，粗车=3mm，半精车=0.5mm。（6）星轮左端面。Ra=3.2m 。要求粗加工和半精加工。参照切削手册第586页可知，粗车=3mm，半精车=0.5mm。（7） 28h7内孔。粗磨和精磨。粗磨2Z=1.5mm，精磨2Z=0.5mm。公差+0.011mm（见互换性与测量技术表1-8）。由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上，加工余量有最大和最小之分。本设计规定的零件为小批量生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定根据两端面与28h7孔的中心线之间的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图可知上述方案可行（五）、确定切削用量星轮左右端面加工加工要求：粗糙度Ra=3.2加工工步的具体参数：粗车的加工余量：4mm 表面粗糙度：Ra=6.4 经济精度：IT11; 公差：1.85mm ；半精车加工余量：1.5mm; 表面粗糙度：Ra=3.2;经济精度：IT9; 公差：1mm刀具选择：九十度外圆车刀; 材料：高速钢（W18Cr4V ）；基本参数：D=80mm，L=45mm，d=32mm，z=10 （见切削用量手册表185）右端面加工要求：粗糙度3.2；加工工步的具体参数：粗车加工余量：3mm ；表面粗糙度：Ra=46 ； 经济精度：IT10；公差：T=0.46mm精车加工余量：0.35mm ；表面粗糙度：Ra=0.64； 经济精度：IT7； 公差：T=0.046mm右端阶梯轴外圆面加工要求：粗糙度1.6 ，与A 面同轴度0.06。 加工工步的具体参数：粗车加工余量：2mm ；表面粗糙度：Ra=45 ； 经济精度：IT11；公差：T=0.46mm半精车加工余量：0.5mm ；表面粗糙度：Ra=1.63.2 ；经济精度：IT7； 公差：0.046mm ，45阶梯轴表面粗糙度1.6 加工余量：0.15mm ；28H7孔加工要求：直径28mm 基孔制；七级精度；孔轴与右端面、左端面分别由0.05 的垂直度要求；孔有0.005 的圆度和0.01的直线度的形状精度；孔壁粗糙度为0.8 加工工步的具体参数：磨削加工余量：0.3mm 表面粗糙度：Ra=0.161.25 经济精度：IT6 公差：0.016mm 磨削加工余量：0.4mm 表面粗糙度：Ra=0.161.25 经济精度：IT6公差：0.016mm 磨削加工余量：0.4mm 表面粗糙度：Ra=0.161.25 经济精度：IT6公差：0.016mm铣削平面加工余量：0.4 mm表面粗糙度：Ra=0.10.05 经济精度：IT6 公差：0.016mm（五）计算切削用量及基本工时工序1：车削端面、外圆及内孔。本工序采用计算法确定切削用量。1. 加工条件工件材料：45钢正火，, 60. 0GPa b =模锻。加工要求：粗车车端面、车内孔至27.7mm 分别车外圆到63.7mm 、39.7mm 、44.7mm ，表面粗糙度值Rz 为10-18机床：CA6140卧式车床刀具：刀片材料为yt15，刀杆尺寸16mm*25mm, Kr=90, 0015=, 008=, mm r 5. 0=（1）车削用量的选择背吃刀量的选择：1）已知长度方向的尺寸为610.15mm 。根据毛坯尺寸67mm.L=64mm，故分二次加工（粗车、半精车）。粗车时，选择a =1.5mm；半精加工时，选择a =0.3mm；车削内圆时，粗车精车被吃刀量分别为a =0.8mm a =0.3mm。2）进给量、根据机械制造工艺与机床夹具课程设计指导（第2版）表2-19 当刀杆尺寸为16mm 25mm,a e mm 时，以及工件直径为67mm 时. =0.6-0.9mm/.按C 车床说明书 取=0.6 mm/n。由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.750.85 所以：实际进给量f=0.60.8=0.48 mm/按C 车床说明书 0.23）计算切削速度 由机夹课程设计指导书知，对于高速钢切削中碳钢的平均切削速度为52m/min.4）确定机床主轴转速 ns=1000vc/ dw=229.8（r/min）按C 车床说明书 200 rmin5）机床功率：根据切削用量简明手册表3.20 当 Vc=71m/min ae=2.8mm a =1.5mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw切削功率的修正系数：故Pct 0.8,根据X62W 型铣床说明书，机床主轴允许的功率为 Pcm=7.50.75=5.63kw故Pcc Pcm 因此所决定的切削用量可以采用。 ae=2.8mmVf=80m/minn=160r/minVc=1.67m/sfz=0.0725mm/s6）基本工时t=L+L1+L2/nf式中L=28，L1=14，L2=0所以 t=(L+L1+L2/nf=(28+14+0/80=0.525（min ） 工序3：铣平面至24.6mm根据切削用量简明手册表3.1 铣削宽度ae 32mm 时。由于采用面铣刀，所以选x51机床选用专用铣刀1）铣削背吃刀量 根据平面的尺寸为003. 024 留精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度ac 2.80.8，由于加工表面精度要求Ra=6.3 um，采用半精铣精铣，选择背吃刀量为分别为1mm 和0.3mm.2）进给量的选择 由单向转动部分知，铣削深度为7.7mm 宽度为14mm 。经简明机械加工工艺手册1122查出进给量为f=0.15mm。3）选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6镶齿铣刀do=50mm，刀具寿命 T=120min（表3.8）4）铣削速度 经机械制造工艺与夹具课程设计指导表2-22查出削速度为22m/min.5）基本工时，入切量及超切量由表2.29. 查出L + L1=10mm 所以 Tm=L+L1/nf=(80+10/280x0.62=0.32 (min（6）机床功率：根据切削用量简明手册表3.20 当Vc=71m/min ae=2.8mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw切削功率的修正系数：故Pct 0.8,根据X62W 型铣床说明书，机床主轴允许的功率为 Pcm=7.50.75=5.63kw故Pcc Pcm 因此所决定的切削用量可以采用。 ae=2.8mm Vf=80m/minn=160r/min Vc=0.08m/s fz=0.0625mm/z工序4：热处理，调质硬度234HBW工序5:磨至28mm选用机床：MS-600 万能磨床1 精磨至，单边Z=0.2mm,一次磨去全部余量，mm a p 1. 0 进给量 f=0.1mm/r根据有关手册，确定万能磨床的nw=2600r/min 切削工时： L= 30mm L1=3mm所以 T=L1+L2/nw*f=0.13min工序6：分别磨至45mm 、40mm 、64mm 、45mm 工序7：磨至与水平面成24.3mm 同上工序5一样（3）铣键槽 铣削8H9槽。加工工件尺寸：8+0.170mm , 长度L=16mm加工要求：高速钢错齿三面刃铣刀（精密级K8）加工余量8 用乳化液冷却机床：X62W1）选择铣削用量由于槽的宽度为8mm, 故二次走完，ae=23mm ap=10mm由切削用量简明手册表3.3 确定f=0.5mm/r 现取f=0.8mm/rfz=0.5/24=0.02mm/s2）确定切削速度Vc 和每齿进给量：决定切削速度Vc 和每齿进给量V f 、由切削用量简明手册3.27的公式由切削用量简明手册，表2.15得 =21m/minn=1000V/ D=334.4 由机床技术资料得和334.4接近的有280n/m和400n/min取280n/minCv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82, Kv=Km*Ksv*KTv=1.12*0.8*0.82=0.793）基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表3.5Tm=